现代数值计算与模拟技术在大学物理中的应用

讨论了现代数值计算与模拟技术在大学物理中的应用，并给出了两个具体应用的实例．     

Al/Fe2O3反应合成材料热力学

运用CALPHAD技术，基于多组元多相复杂平衡体系的吉布斯自由能最小化原理，用大型集成数据库F^*A^*C^*T系统，考察了铝和氧化铁经典反应体系的热力学规律。针对材料的反应合成技术，计算了化学计量铝和氧化铁体系以及各种产物中物种的相变情况；分析了原料初始温度、配料比和SiO2含量对绝热温度和平衡组成的影响。     

一种基于判决反馈的OFDM系统载波频率跟踪算法

研究了多径信道下OFDM系统的一种新的载波频率跟踪算法，这种算法以判决反馈和接收端的时域信号重构为基础。推导了估计结果的精确解，比较了使用原估计结果和新的估计结果进行频偏补偿时系统跟踪性能的不同。通过对算法的仔细分析，发现除了通常的加性噪声外，信道估计误差、子载波数目和子载波的调制方式也影响频偏的估计结果和跟踪范围，而且子载波的数目和调制方式是决定性的因素。这种频率跟踪方法的优点是即使在很低的信噪比下仍然能获得高的跟踪精度，且实现相对简单。     

Axial vibrations of U-shaped bellows with elastically restrained end conditions

Previous work by Li et al. in the area of axial vibrations of bellows dealt with fixed end conditions. However, it is seen on several occasions that bellow ends are welded to a small pipe spool that has a lumped mass such as a valve or an instrument. Hence, the present paper aims at finding out the effect of elastically restrained ends on the axial natural frequencies. The analysis considers finite stiffness axial restraints on the bellows, i.e. solving the set of equations with non-homogeneous boundary conditions. Two bellow specimens are considered for comparison having the same dimensions as taken by Li in his analysis. The transcendental frequency equation deduced is accurate as the first, second and third mode frequencies computed are in close agreement to the ones obtained by Li.     

风管摩擦阻力的直接计算方法

提出用高精度的反映密度、黏度和温度关系的经验公式和Colebrook公式计算风管摩擦阻力系数的方法。分析和算例表明，用该方法计算，计算结果比采用常用工程设计方法更为准确，为应用计算机进行风道设计提供了直接、简便的方法。     

旋转导向钻井偏心稳定器横向振动研究

旋转导向钻井偏心稳定器横向振动研究是国家863“可控(闭环)三维轨迹钻井技术”课题研究的部分内容。选取偏心稳定器的心轴作为研究对象,以偏心稳定器心轴连续梁系统的横向振动模型受力分析为基础,根据课题研究中所设计的心轴结构形式,建立了与实际情况较为接近的三铰支点的连续梁系统横向振动方程;并分析了偏心稳定器横向振动对钻井工具和钻具系统的影响,为合理进行心轴设计以及偏心稳定器样机在现场的正确使用和钻井参数的合理选择,提供了科学的理论依据和实用的计算方法。计算实例表明,当钻压范围选择在80~250kN时,215.9mm井眼钻进中的确存在19~20、61~63、162~163r/min前三阶横向共振转速区间,因此在选择钻井参数时应通过钻压与转速的配合,尽可能避开横向共振转速,以保证下部钻具组合系统及作业安全。     

储层压力与天然气分布关系——以鄂北塔巴庙地区上古生界储层为例

通过分析塔巴庙地区储层压力的分布特征，建立了研究区泥岩压实曲线，并对影响和控制该区储层压力的主要因素和机理进行了探讨，对“欠压实”剩余压力、生气增压、抬升引起的降压进行了定量计算。分析结果表明，晚三叠-早白垩世末“欠压实”作用和晚侏罗-早白垩世末烃源岩大量生烃作用使塔巴庙地区上古生界形成异常高压；晚白垩系构造抬升降压，使得现今储层为正常-低异常压力。同时证实了“欠压实”对天然气有压力封盖作用，天然气都分布在最大“欠压实”幅度以下的储层当中。烃源岩生气高峰为晚侏罗-早白垩世末，但天然气大规模运移是在晚白垩世，方向以沿过剩压力梯度降低较快的方向（太原-山西组至下石盒子组）垂向运移，通道主要为裂缝，运移的动力主要为异常高压。由于储层致密，聚集成藏能量有限，造成天然气充注不足、气水分异不好、含气饱和度低。     

Research on Marine Boiler＇s Pressurized Combustion and Heat Transfer

The effect of pressure on combustion and heat transfer is analyzed. The research is based on the basic combustion and heat transfer theorem. A correction for the heat calculation method for pressurized furnace is made on the basis of the normal pressure case. The correction takes the effect of pressurizing into account. The results show that the correction is reasonable and the method is applicable to combustion and heat transfer of the marine supercharged boiler.     

0.25μm CMOS千兆以太网发送器设计

分析了千兆以太网体系结构,给出了符合IEEE 802.3z标准中1000BASE-X规范的发送器电路结构,并采用TSMC 0.25 μm CMOS 混合信号工艺设计了符合该规范的高速复接电路和锁相环时钟倍频电路.芯片核心电路面积分别为(0.3×0.26)mm2和(0.22×0.12)mm2.工作电压2.5 V时,芯片核心电路功耗分别为120 mW和100 mW.时钟倍频电路的10倍频输出时钟信号频率为1.25 GHz,其偏离中心频率1MHz处的单边带相位噪声仅为-109.7 dBc/Hz.在驱动50 Ω输出负载的条件下,1.25 Gbit/s的高速输出数据信号摆幅可达到410 mV.     

基于频率采样技术的FIR数字滤波器优化设计

本文提出了一种FIR数字滤波器满意优化设计方法，将滤波器过渡带样本值作为优化变量，通过设计通带、过渡带和阻带性能指标满意度函数和综合满意度函数，构造出满意优化模型，并用本文提出的新量子遗传算法搜索满意解，FIR高通和带阻数字滤波器的设计结果表明，采用满意优化方法设计的FIR滤波器的性能优于传统方法。